LNG加注站.docx
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LNG加注站.docx
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LNG加注站
LNG加注装置技术说明
双罐双泵四机
天津安耐吉燃气技术有限公司
一、概述------------------------------3
二、技术参数--------------------------3
三、设备制造的技术依据-----------------4
四、工艺流程--------------------------5
五、控制系统--------------------------16
六、设备主要配置清单-------------------20
一、概述
LNG(液化天然气)汽车是以LNG工厂生产的低温液态天然气为燃料的新一代天然气汽车,其突出优点是LNG能量密度大(约为CNG的3倍),气液体积比为625/1,汽车续驶里程长(可达400Km以上),建站投资少,占地少,无大型动力设备,运行成本低,加注站无噪音,LNG可用专用槽车运输,建站不受天然气管网制约,因此便于规模化推广。
撬装式LNG汽车加注站由储罐撬、泵撬、加注机、仪表空气撬和控制系统组成,主要包括真空储罐、LNG低温泵、LNG售气机、工艺管阀、仪电系统和撬体结构等设备。
撬装式LNG汽车加注站具有如下特点:
Ø高度集成、一体化设计,占地面积小;
Ø工厂预组装,严格试验,现场安装工作量小,投入使用快;
Ø类似集装箱设计,便于运输和转移,具有良好机动性;
Ø流程先进,加注速度快;
Ø关键部件采用进口原装件,电仪系统采用本安或防爆设计,安全可靠;
Ø高真空多层缠绕绝热储罐,保冷效果好,LNG无损储存时间长;
ØPLC全自动控制,人机界面良好,操作方便。
二、技术参数
QZ-4000LNG撬装式LNG汽车加注站选用60m3高真空多层缠绕绝热储罐两台,LNG储存能力为72000Nm3,加注能力为40000Nm3/d,满足200~300辆LNG公交车的加注要求,正常的LNG储备能力为2天。
由于LNG汽车具有加注速度快的优点,加注站的加注能力具有一定的弹性范围,在LNG气源供应有保障的情况下,其加注能力是大于40000Nm3/d的标定能力的。
可接受的LNG卸车压力:
0~0.6MPag
温度:
-162~-130℃
储罐全容积:
60m3*2
最大天然气储存量:
72000Nm3
储罐最高工作压力:
1.2MPa
加注速度:
150L/min*4
系统设计压力:
1.6MPa
系统预冷时间:
10s
计量方式:
质量流量计量
计量精度:
±1%
卸车时间:
小于2.5小时
动力需求:
3相、50HZ、380V交流电源
三、设备制造的技术依据
NFPA57《汽车用液化天然气(LNG)供气系统标准》
GB/T20386《液化天然气(LNG)生产、储存和装卸标准》
GB50028《城镇燃气设计规范》
NB/T1001《液化天然气(LNG)汽车加气站技术规范》
GBT19204《液化天然气的一般特性》
GBJ19《采暖通风与空气调节设计规范》
GBJ116《火灾自动报警系统设计规范》
GBJ15《建筑物给水排水设计规范》
GBJ16《中华人民共和国爆炸危险场所电气安装规程》
GBJ16《建筑设计防火规范》
GB50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》
GB16297《大气污染物综合排放标准》
GB50054《低压配电设计规范》
GB50052《供配电系统设计规范》
GB150《钢制压力容器》
GB18442《低温绝热压力容器》
JB4730《压力容器无损检测》
《压力容器安全技术监察规格》
四、工艺流程
4.1工艺流程说明
LNG加注站的工艺主要包括4部分流程:
卸车流程、储罐调压流程、加注和预冷流程、泄压流程。
4.1.1卸车流程
LNG的卸车工艺是将集装箱或槽车内的LNG转移至LNG储罐内的操作,LNG的卸车流程主要有两种方式可供选择:
潜液泵卸车方式、自增压卸车方式
①潜液泵卸车方式
该方式是通过系统中的潜液泵将LNG从槽车转移到LNG储罐中,目前用于LNG加注站的潜液泵采用国内知名品牌潜液泵,该泵最大流量为340L/min,最大扬程为488m,两台互用,潜液泵卸车方式是LNG液体经LNG槽车卸液口进入潜液泵,潜液泵将LNG增压后充入LNG储罐。
LNG槽车气相口与储罐的气相管连通,LNG储罐中的BOG气体通过气相管充入LNG槽车,一方面解决LNG槽车因液体减少造成的气相压力降低,另一方面解决LNG储罐因液体增多造成的气相压力升高,整个卸车过程不需要对储罐泄压,可以直接进行卸车操作。
该方式的优点是速度快,时间短,自动化程度高,无需对站内储罐泄压,不消耗LNG液体;缺点是工艺流程复杂,管道连接繁琐,需要消耗电能。
②自增压卸车方式
系统中配置一台槽车卸车增压器,可做成撬装固定式或带滑轮的撬装移动式,LNG液体通过LNG槽车增压口进入增压气化器,气化后返回LNG槽车,提高LNG槽车的气相压力。
将LNG储罐的压力降至O.6MPa后,LNG液体经过LNG槽车的卸液口充人到LNG储罐。
自增压卸车的动力源是LNG槽车与LNG储罐之间的压力差,由于LNG槽车的设计压力为0.6MPa,储罐的气相操作压力不能低于0.4MPa,故最大压力差仅有O.2MPa。
如果自增压卸车与潜液泵卸车采用相同内径的管道,自增压卸车方式的流速要低于潜液泵卸车方式,卸车时间长。
随着LNG槽车内液体的减少,要不断对LNG槽车气相空间进行增压,如果卸车时储罐气相空间压力较高,还需要对储罐进行泄压,以增大LNG槽车与LNG储罐之间的压力差。
给LNG槽车增压需要消耗一定量的LNG液体。
自增压卸车方式与潜液泵卸车方式相比,优点是流程简单,管道连接简单,无能耗;缺点是自动化程度低,放散气体多,随着LNG储罐内液体不断增多需要不断泄压,以保持足够的压力差。
在撬装式式的LNG加注站中两种方式可以任选其一,也可以同时采用,一般由于空间足够建议同时选择两种方式。
4.1.2储罐调压流程
由于随着LNG的使用量增大,储罐压力会逐渐降低,此时需要对储罐增压,该操作流程有潜液泵调压流程和自增压调压流程两种。
①潜液泵调压流程
LNG液体经LNG储罐的出液口进入潜液泵,由潜液泵增压以后经LNG储罐的气相管返回到LNG储罐的液相空间,为LNG储罐调压。
采用潜液泵为储罐调压时,增压气化器的入口压力为潜液泵的出口压力,潜液泵的一般出口压力可达1.2MPa,储罐压力约为0.6MPa。
所以使用潜液泵调压速度快、调压时间短、压力高,两台互用。
②自增压调压流程
LNG液体由LNG储罐的出液口直接进入增压气化器气化,气化后的气体经LNG储罐的气相管返回LNG储罐的气相空间,为LNG储罐调压。
采用这种调压方式时,增压气化器的入口压力为LNG储罐未调压前的气相压力与罐内液体所产生的液柱静压力(容积为60m3的储罐充满时约为0.02MPa)之和,出口压力为LNG储罐的气相压力(约0.6MPa),所以自增压调压流程调压速度慢、压力低。
在撬装集成式的LNG加注站中两种方式可以任选其一,也可以同时采用,一般由于空间足够建议同时选择两种方式。
4.1.3加注和预冷流程
在加注流程中由于潜液泵的加注速度快、压力高、充装时间短,成为LNG加注站加注流程的首选方式。
储罐中的饱和液体LNG通过泵加压后由加注枪给汽车加注,加注压力约为1.0Mpa。
在给车载瓶加注前首先应给车载瓶卸压,通过回气口回收车载瓶中余气,设车载瓶到储罐气相的回流管,对车载瓶中余气进行回收。
由于低温潜液泵和质量流量计必须在冷状态下使用,必须确保设备的工作环境为低温液态LNG,加注过程中不能有气态存在,故在设备加注前必须时刻保持深冷状态,控制系统会根据温度和压力等指标随时监测,一旦温度过高会自动起泵进行预冷循环,以确保系统的正常。
4.1.4卸压流程:
在系统设备使用过程中,储罐和管道中的LNG液体在不断的蒸发和气化,这部分气化了的气体如不及时排出,储罐和管道压力会越来越高,当储罐压力大于设定值时,相关安全阀门打开,释放储罐中的气体,降低压力,保证储罐和管道安全。
目前,该部分气体进行集中升温,安全放空处理。
建议在加注站中,该部分BOG气体通过调压后送人附近市政管网系统。
4.2设备技术说明
4.2.1LNG储罐
4.2.1.1储罐结构描述
①低温储罐内筒选用0Cr18Ni9或304不锈钢,封头选用标准椭圆型封头;外筒选用优质碳素结构钢Q345R制造,内外筒之间采取多层缠绕绝热方式,并抽高真空,出厂真空度优于国家标准,确保贮罐的日蒸发率指标最优;贮罐为卧式结构,内外筒之间采取2组共8只绝热性能良好的胶木支承,其中一组为固定支撑,另一组可以允许内罐在轴向上的滑移,以适应储罐的热胀冷缩。
整个储罐采用2组鞍座支撑,牢固可靠,设计专门的吊挂结构,充分保证运输及起吊过程的方便性、安全性。
②外罐表面进行了彻底的喷丸除锈处理,达到Sa21/2级标准,油漆选用进口油漆,确保油漆至少三年内不变质。
③储罐内胆设置了由安全阀、爆破片组合而成的双安全系统装置,在正常使用状态下,一套处于工作状态,另一套处于备用状态,可通过一个三通阀转换使用。
④低温管路是根据LNG加注站需要专门设计的,以适应泵和回液回气等特殊需求,并采用从一端集中引出,便于布置、操作和控制,且引出口处采用专门的过渡结构,以适应低温要求及减小管线热胀冷缩引起的应力,确保贮罐的安全性。
⑤在低温液体贮罐专用真空阀,进行抽真空及真空测量;
⑥储罐可底部充液也可顶部充液,并设计了专门的增压和调压回路,确保泵的正常工作,尤其设计了专门的气相回收结构,保证LNG的最小放空损失。
4.2.1.2储罐参数
容器类别:
二类
工作压力(内容器/外容器):
1.20Mpa/-0.1Mpa
设计压力(内容器/外容器):
1.32Mpa/-0.1Mpa
设计温度(内容器/外容器):
-196℃/50℃
全容积:
60m3
几何容积:
63m3
充满率:
95%
贮存介质:
LNG
主体材质(内容器/外容器):
0Cr18Ni9/Q345R
焊接接头系数(内容器/外容器):
1/0.85
直径(内容器/外容器):
Ф2500/Ф3000(mm)
壁厚(内容器/外容器):
12/10(mm)
绝热形式:
高真空多层缠绕绝热
结构形式:
卧式,吊带+径向支撑
日蒸发率:
<0.2%
4.2.2LNG泵和泵池
4.2.2.1结构描述
LNG泵为进口浸没式两级离心泵,泵整体浸入一台真空容器中,使泵始终保持低温状态,在加注前自动完成需预冷,按下加注按钮即可加注。
LNG泵由一台变频器控制,以适应加注、调压和卸车等不同工况对泵的转速、压力和流量的要求。
4.2.2.2泵的参数
主要参数如下:
转速:
1500~6000rpm可调
压头:
15~488m
流量:
2~90GPm(加仑/分钟,1GPm=75.77ml/s)
额定流量:
340L/min
功率:
11Kw
进口尺寸:
2in(英寸,1in=25.40000mm)
出口尺寸:
1in
4.2.2.3LNG泵池
泵池为立式双圆筒高真空多层容器,内外容器用奥氏体不锈钢板材制成。
夹层内包扎多层材料并抽真空,同时设置有可延长真空寿命的吸附剂。
主要技术参数、性能
全容积:
0.0732m³
工作介质:
LNG
最大工作压力:
1.2MPa(内容器)/-0.1MPa(外容器)
设计压力:
1.3MPa
夹层压力:
≤2×10-3Pa
工作温度:
-162℃/常温
设计温度:
-196℃/50℃
容器主体射线检测比例:
100%RTⅡ级
腐蚀裕量:
0mm(内容器)/1mm(外容器)
焊缝系数:
1.0(内容器)/0.85(外容器)
连接方式:
真空法兰连接
固定方式:
立式、室外
材质:
0Cr18Ni9
设备设计、制造、检验标准
《撬装式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004-2009
《钢制压力容器》GB150-1998
《不锈钢冷轧钢板和钢带》GB/T3280-2007
《流体输送用不锈钢无缝钢管》GB/T14976-2002
《绝热低温压力容器》GB18442-2001
《低温绝热压力容器试验方法》GB18443-2001
《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000
《压力容器的涂敷与运输包装》JB/T4711-2003
《承压设备无损检测》JB/T4730-2005
《钢制压力容器用封头》JB/T4746-2002
《空气分离设备表面清洁度》JB/T6896-2007
《低温液体贮运设备使用安全规则》JB/T6898-1997
4.2.3LNG售气机
LNG售气机作为加注站的一个独立单元,包括所有必要的计量元件、阀门、安全装置,具有显示计量结果和售气量功能,即加注量、金额、单价。
售气机装有一根4m的加注软管,接口采用一英寸的Parker或JCCARTER接口;同时还装有一根4m的放空软管。
另配有空气吹扫系统,用于吹除停用状态时接口的结冰(霜)。
整个售气机的设计要求便于维修,所有阀门均可卸开维修,并且所有阀门采用气动阀,确保加注站的安全。
设计、检验规范:
GB150GB18442
最大允许工作压力:
1.6MPa
设计温度:
-196℃
最大流量:
250L/min
最小流量:
60L/min
安全阀定压值:
2.5MPa
计量形式:
进口质量流量计(美国罗斯蒙特)
计量精度:
±1.0%
加注嘴形式:
1″Parker型或JCKARTER
售气软管:
外包不锈钢编织带的轻质不锈钢柔性软管,1″内径,4m长。
卸压软管:
外包不锈钢编织带的轻质不锈钢柔性软管,1/2″内径,4m长。
4.2.4增压汽化器
型式:
铝翅片空温式
汽化能力:
200Nm3/h
工作压力;1.6Mpa
设计温度:
-196℃
出口温度:
LNG饱和温度
4.2.5卸车软管
型式:
不锈钢波纹管
尺寸:
直径为2.5英寸(DN65),长度不小于4m
工作压力:
1.0Mpa
设计温度:
-196℃
接口形式:
2.5英寸旋卡接头
4.3站内管线和阀件
4.3.1站内管线
站内低温管道全部采用0Cr18Ni9或00Cr18Ni9不锈钢管,设计压力为2.5Mpa,所有管道尽可能采用不锈钢管道做保温。
4.3.2阀门
低温阀门采用国产优质阀门。
该阀门是国内知名品牌阀门,具有高度可靠性,在LNG加注站得到广泛使用。
4.3.3仪表空气部分
本加注站设置一套仪表空气供气系统,主要用于气动紧急切断阀仪表气和加注枪空气吹扫用气,系统中包括一台空气泵,配有油水分离过滤装置,一台0.3立缓冲罐,并集成成撬。
名称
单位
技术参数
气泵型号
VW-0.15/7
容积流量
M3/min
0.15
排气压力
MPa
0.7
电机功率
HP(kw)
2
气筒容积
L
36
缓冲罐容积
M3
0.3
缓冲罐设计压力
MPa
1.6
电源
3相,380V,50HZ
泵撬总重
Kg
400
五、控制系统
5.1、概述
5.1.1、天然气是易于燃烧的气体,在LNG的储运、生产的装置区必须使用防爆的电器设备。
撬装式加注站所有使用的电气设备均通过防爆认证。
5.1.2、控制系统采用PLC控制和微机管理系统,自动记录加注站运行状态,大大提高工作效率和安全保障系数。
可观察主要参数:
电源、液位、泵及加注机工作状态、可燃气体报警等。
5.1.3、控制系统具有控制、显示、报警、参数查询、历史记录查询及报表打印等功能。
5.1.4、系统具有专门编制的控制和管理软件,具有远传接口(已配备了GSM通讯模块),实现系统的远程监控、诊断和数据传输。
系统设置了浪涌保护电子设备,将有效遏制雷击或大大减轻雷击损失。
5.4.5、压力变送器和差压变送器为进口知名品牌,性能稳定可靠;
5.4.6、控制箱既可以接固定电源,也可以驳接发电机,并预留防爆插头。
5.4.7、可燃气体报器8路,分别安装在储罐、潜液泵和加注机附近;设声光报警器。
5.4.8、低温紧急切断阀根据不同工作流程实现人工切换,同时根据压力、温度、以及燃气报警信号控制其自动启停。
5.4.9、整体工艺系统用电:
380V,32KW
整套电气系统可以分为电源部分、控制部分、仪表反馈、执行部分以及报警部分。
5.2、电源部分
系统电源由三部分组成:
变频器电源、控制柜电源以及照明灯电源。
5.2.1变频器电源
变频器电源采用三相三线制,工频50hz,相间电压380v。
由配电柜内引出,引至防爆接线箱。
具体接线参照电气接线图。
此路电源通过控制柜的断路器向变频器及其风扇供电。
注意
通电后检查相序,确保泵的转向以及风扇的转向。
如不一致,请更换相序。
5.2.2控制柜电源
控制柜电源由配电柜内引出,引至防爆接线箱。
具体接线参照电气接线图。
此路电源主要向控制柜、电磁阀、报警设备以及测量仪表供电。
5.2.3照明灯电源
此路电源用于两盏防爆照明灯。
接线参照电气接线图。
5.3、控制部分
这部分已经成套,集中安装在控制柜内。
由于柜内设备均为本安设备,所以严禁带电开盖。
控制柜分为上下两个腔体,上腔体安装元器件,下腔体安装接线端子和,两个腔体之间密封隔离。
5.4、仪表部分
仪表部分包括就地仪表和远传仪表。
就地仪表指压力表和液位计,这些不参与自动化控制。
远传仪表包括储罐温度、储罐液位、储罐压力、储罐溢流口温度、泵池压力、泵池温度、泵池出口压力、仪表风压力、加注出口压力。
所有仪表均经过校准。
5.5、执行部分
执行部分指电磁阀和低温潜液泵。
电磁阀线圈电压等级220VAC,控制六个气动球阀。
低温潜液泵由变频器控制。
5.6、加注站所有报警一览
NO
现象
模式
解决方案
是否连锁
1
1#可燃气体报警器低限报警
全部
检查泄漏
否
2
1#可燃气体报警器高限报警
全部
检查泄漏
是
3
2#可燃气体报警器低限报警
全部
检查泄漏
否
4
2#可燃气体报警器高限报警
全部
检查泄漏
是
5
储罐压力过高报警
全部
放空
否
6
泵池压力过高报警
全部
放空
否
7
储罐液位低限报警
全部
N/A
否
8
储罐液位低低限报警
全部
N/A
是
9
储罐液位高高限报警
全部
N/A
是
10
储罐液位高限报警
全部
N/A
否
11
仪表风压力高报警
全部
减压
否
12
仪表风压力低报警
全部
增压
是
13
饱和压力不足
全部
调压
否
14
泵吸空报警
非待机
储罐增压
是
15
变频器故障报警
非待机
察看说明书
是
16
预冷后泵温度不下降
非待机
泵池放空
是
17
预冷流程手动阀打开
卸车
N/A
否
18
进液流程手动阀关闭
卸车
关闭V3
是
19
储罐压力达到饱和报警
调压
停止调压
是
20
储罐液体饱和度报警
调压
N/A
否
21
储罐液体不饱和报警
加注
调压
是
22
流量小于加注流量75%报警
加注
N/A
否
23
气瓶压力过高
加注
放空
否
24
瓶内液位到90%报警
加注
N/A
否
25
加满报警
加注
停止加注
是
六、设备主要配置清单
序号
设备名称
规格或参数
数量
备注
一
储罐撬主要部件(本系统设置双罐撬)
1
卧式低温储罐
60M30Cr18Ni91.2MPa
2
安瑞科
2
低温截止阀
DN250Cr18Ni9
2
四川成都
3
低温截止阀
DN400Cr18Ni9
12
四川成都
4
低温截止阀
DN500Cr18Ni9
4
四川成都
5
低温截止阀
DN100Cr18Ni9
8
四川成都
6
低温安全阀
DN250Cr18Ni9
1批
四川成都
7
三通阀
DN250Cr18Ni9
2
四川成都
8
压力表
Y600-2.5bar
2
国产优质
9
差压变送器
0-2.5bar
2
罗斯蒙特
10
液位计
/
2
国产优质
11
液位变送器
/
2
罗斯蒙特
12
燃气报警器
/
2
鼎世通
13
低温管件
/
国产优质
14
保温
/
国产优质
储罐撬报价:
元
二
泵撬本体主要部件(本系统双泵设置在一个撬体上)
1
潜液泵
340L/min
2
国产优质
2
泵池
DN150PN1.60Cr18Ni9
2
沈阳新星
3
低温截止阀
DN150Cr18Ni9
18
四川成都
4
低温截止阀
DN250Cr18Ni9
13
四川成都
5
低温截止阀
DN320Cr18Ni9
1
四川成都
6
低温截止阀
DN400Cr18Ni9
2
四川成都
7
低温截止阀
DN500Cr18Ni9
4
四川成都
8
低温止回阀
DN400Cr18Ni9
2
四川成都
9
低温止回阀
DN500Cr18Ni9
1
四川成都
10
低温安全阀
DN150Cr18Ni9
8
四川成都
11
低温气动切断阀
DN400Cr18Ni9
4
四川成都
12
低温气动切断阀
DN500Cr18Ni9
1
四川成都
13
温度变送器
/
2
罗斯蒙特
14
压力表
Y600-2.5bar
5
国产优质
15
压力变送器
0-2.5bar
4
罗斯蒙特
16
增压器
HAVL-ZY/200+100
复合式结构
1
安瑞科
17
EAG复热器
18
卸车软管
DN500Cr18Ni9
2
国产优质
19
卸车软管
DN320Cr18Ni9
1
国产优质
20
燃气报警器
/
2
鼎世通
21
低温管件
/
1
国产优质
22
不锈钢管道
/
1
国产优质
23
保温
/
1
国产优质
24
阻火器
HZH-50-C
1
国产优质
25
箱体
标准
1
国产优质
泵撬本体报价:
元
三
加注机主要部件(本系统设置四台加注机)
1
加注机
200L/min
4
北京航天
2
加气控制板
配套
4
北京航天
3
低温管道
配套
4
国产优质
4
保温
配套
4
国产优质
5
燃气报警器
配套
4
鼎世通
加注机部分报价:
元
四
仪表空气撬主要部件(本系统设置一套)
1
空压机
VW-0.15/7
1
安瑞科蚌压
2
氮气瓶
/
1
国产优质
3
油水分离器
/
1
安瑞科
4
缓冲罐
0.3M3
1
安瑞科
5
调压器
配套
1
国产优质
6
压力表
Y600-1.6bar
4
国产优质
7
压力变送器
0-1.6bar
3
罗斯蒙特
8
阀门
DN15
3
国产优质
仪表空气撬报价:
元
五
控制系统撬主要部件
1
中控箱体
HBK-
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- LNG 加注